Analiza intensywności drgań wysięgnikowego kombajnu chodnikowego generowanych procesem urabiania

• Autorzy: Cheluszka Piotr , Plaszczymąka Dawid

Identyfikatory

DOI

10.32056/KOMAG2019.1.2

Warianty tytułu

EN

Analysis of the intensity of vibrations of a boom–type roadheader generated by a cutting process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kombajny chodnikowe podczas urabiania, zwłaszcza skał trudno urabialnych, podlegają działaniu silnych obciążeń dynamicznych i wymuszeń drgań. Zjawiska te są skutkiem dużej zmienności obciążenia głowic urabiających, wynikającej z przebiegu procesu skrawania skały. W efekcie, drgania generowane podczas urabiania przenoszone są z głowic urabiających na ich ustrój nośny – wysięgnik, obrotnicę oraz kadłub kombajnu. Duża intensywność drgań towarzyszących realizacji procesu roboczego może być przyczyną spadku trwałości i niezawodności kombajnu prowadząc do wzrostu jego awaryjności. Silne drgania tego rodzaju maszyn górniczych mają przy tym negatywny wpływ na środowisko (przenoszone są one za pośrednictwem podpór na spąg) oraz ergonomię i bezpieczeństwo ich użytkowania. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów stanowiskowych przyspieszenia drgań w węzłach konstrukcyjnych wysięgnikowego kombajnu chodnikowego R–130 podczas urabiania powierzchni bloku wykonanego z materiałów ekwiwalentnych. Określona została intensywność drgań w różnych warunkach realizacji procesu urabiania. Zbadano wpływ technologii urabiania powierzchni czoła przodku oraz parametrów procesu urabiania na drgania kombajnu wysięgnikowego w trakcie jego pracy.

EN

Boom–type roadheaders during cutting, especially hard rocks, are subjected to strong dynamic loads and vibration excitations. These phenomena result from the high variability of the load of cutting heads, resulting from the course of the process of cutting the rocks with picks in which these heads are equipped. As a result, the vibrations generated during cutting are transferred from the cutting heads to their load-carrying structure – the boom, the turntable and the body of the roadheader. High intensity of vibrations accompanying the working process may cause a decrease in durability and reliability of the roadheader, leading to an increase in its failure rate. Strong vibrations of this kind of mining machines have a negative impact on the environment (they are transferred via supports to the floor) as well as ergonomics and safety of their use. The article presents the results of stand measurements of vibration acceleration in selected construction nodes of the R–130 roadheader while cutting block surface made of equivalent materials. The intensity of vibrations in various conditions of the cutting process was determined. The influence of cutting technology on the heading face and cutting process parameters on the intensity of vibrations of the boom–type roadheader with transverse cutting heads was examined during its operation.

Słowa kluczowe

PL

wysięgnikowy kombajn chodnikowy; proces urabiania; drgania; stanowisko doświadczalne; pomiary

EN

boom–type roadheader; cutting process; vibrations; experimental stand; measurements

• Wydawca: Instytut Techniki Górniczej KOMAG
• Czasopismo: Maszyny Górnicze
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 37, nr 1
• Strony: 12--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., wykr., tab., zdj.

Twórcy

autor

Cheluszka Piotr

• Politechnika Śląska Wydział Górnictwa i Geologii Katedra Mechanizacji i Robotyzacji Górnictwa ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

autor

Plaszczymąka Dawid

• Węglokoks Kraj KWK Bobrek-Piekary Ruch Bobrek ul. Konstytucji 76, 41-905 Bytom

Bibliografia

• [1] Cheluszka P.: The anti–resonance criterion in selecting pick systems for fully operational cutting machinery used in mining. Archives of Mining Sciences 62(2017), 4, p. 775–793, DOI: 10.1515/amsc-2017-0054
• [2] Cheluszka P.: Identyfikacja geometrii skrawów wykonywanych głowicami poprzecznymi wysięgnikowego kombajnu chodnikowego na podstawie digitalizacji urabianej powierzchni. Rozdz. w monografii „Problemy eksploatacji i zarządzania w górnictwie”, Kraków 2017, s. 95–105.
• [3] Cheluszka P., Gawlik J.: Computer modelling of roadheader’s body vibration generated by the working process. Vibrations in Physical Systems, vol. 27, 2016, p. 67–74.
• [4] Cheluszka P., Mann R.: Vibration identification of the roadheader cutting head using high–speed cameras. 3rd International Conference of Computational Methods in Engineering Science – CMES’18, Kazimierz Dolny 22–24 November 2018, DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201925203018
• [5] Cheluszka P., Sobota P., Głuszek G.: Porównanie charakterystyk energetycznych urabiania kombajnem chodnikowym z głowicami poprzecznymi o zróżnicowanej konstrukcji. Przegląd Górniczy Nr 3/2018, s. 59–70.
• [6] Cheluszka P., Sobota P., Głuszek G.: Studies of the behaviour of the automatic control system of roadheader cutting heads movement. 3rd International Conference of Computational Methods in Engineering Science – CMES’18, Kazimierz Dolny 22–24 November 2018, DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201925209002
• [7] Copur H., Bilgin N., Tuncdemir H., Balci C.: A set of indices based on indentation tests for assessment of rock cutting performance and rock properties. The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, vol. 103, Nov. 2003, p. 589–599.
• [8] Dolipski M., Cheluszka P., Sobota P.: Numerical Tests of Roadheader’s Boom Vibrations. Vibrations in Physical Systems, vol. 26, 2014, p. 65–72.
• [9] Gajewski J., Podgorski J., Jonak J., Szkudlarek Z.: Numerical simulation of brittle rock loosening during mining process. Computational Materials Science, vol. 43, iss. 1, July 2008, p. 115–118, DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2007.07.044
• [10] Gao Kuidong, Du Changlong, Jiang Hongxiang, Liu Songyong: A theoretical model for predicting the Peak Cutting Force of conical picks. Frattura ed Integrita Strutturale, 27, 2014, p. 43–52; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.27.06
• [11] Goktan R.M., Gunes N.: A semi–empirical approach to cutting force prediction for point–attack picks. The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, vol. 105, April 2005, p. 257–263.
• [12] Jasiulek D., Świder J.: Mechatronic systems in mining roadheaders – examples of solutions, PAR magazine, no. 1, 2013, pp. 121–127.
• [13] Jaszczuk M., Cheluszka P., Mann R.: Komputerowe wspomaganie doboru cech konstrukcyjnych kombajnu ścianowego. Monografia. Gliwice: Wyd. Politechniki Śląskiej. Gliwice, 2016.
• [14] Jonak J., Podgórski J.: Mathematical Model and Results of Rock Cutting Modeling. Journal of Mining Science, November 2001, vol. 37, iss. 6, p. 615–618, DOI: https://doi.org/10.1023/A:101603480
• [15] Kotwica K., Klich A.: Maszyny i urządzenia do drążenia wyrobisk korytarzowych i tunelowych. Wyd. ITG KOMAG, Gliwice, 2011.
• [16] Maliński M.: Wybrane zagadnienia statystyki matematycznej w Excelu i pakiecie Statistica. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2015.
• [17] Minjun Zhang, Fuyan Lyu, Xiushan Tang, Yang Yang, Xiaodong Ji, Miao Wu: Analysis of Vibration of Roadheader Rotary Table Based on Finite Element Method and Data from Underground Coalmine. Shock and Vibration, vol. 2018, Article ID 4396520, pp. 10, DOI: https://doi.org/10.1155/2018/4396520
• [18] Okubo S., Nishimatsu Y.: Fundamental Study on Vibration of Roadheader. Journal of the Mining and Metallurgical Institute of Japan, vol. 104, iss. 1210, 1988, p. 891–896, DOI: https://doi.org/10.2473/shigentosozai1953.104.1210_891
• [19] Prokopenko S., Li A., Kurzina I., Sushko A.: Improved Operating Performance of Mining Machine Picks. VII International Scientific Practical Conference “Innovative Technologies in Engineering”, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 142, 2016, 012115, DOI:10.1088/1757-899X/142/1/012115
• [20] Ranman, K.–E.: A model describing rock cutting with conical picks. Rock Mechanics and Rock Engineering, vol. 18, no. 2, 1985, p. 131–140.
• [21] Rostami J., Ozdemir L., Neil D.M.: Roadheaders performance optimization for mining and civil construction. Proceedings of 13th Annual Technical Conference. Las Vegas, 18–21 April 1994, pp. 8.
• [22] Sikora W. (red.): Określenie sił i energochłonności urabiania nożami stożkowymi. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.
• [23] Stanisz A.: Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykładach z medycyny. Tom 2. Modele liniowe i nieliniowe. StatSoft, Kraków, 2007.
• [24] Vašek J., Pinka J.: Research into the ‘Critical State’of Rock Cutting Tools. Archives of Mining Sciences vol. 51, iss. 3, 2006, p. 355–369.
• [25] Xiaohui Liu, Songyong Liu, Lie Li, Xinxia Cui:Experiment on Conical Pick Cutting Rock Material Assisted with Front and Rear Water Jet. Advances in Materials Science and Engineering 2015, Article ID 506579, pp. 9, DOI: 10.1155/2015/506579
• [26] Xuefeng Li, Shibo Wang, Shirong Ge, Reza Malekian, ZhixiongLi: Numerical simulation of rock fragmentation during cutting by conical picks under confining pressure. Comptes Rendus Mécanique vol. 345, iss. 12, 2017, p. 890–902, DOI: https://doi.org/10.1016/j.crme.2017.09.004
• [27] Zi Xian Yang, Xiao Dong Ji, Hai Jiang, Yu Long Hu, Miao Wu: Test and research on vibration characteristics of EBH300(A) roadheader. Applied Mechanics and Materials, vol. 487, 2014, p. 352–356, DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.487.352
• [28] https://www.hansfordsensors.com/pl/urzadzenia/akcelerometry-przemyslowe/ac/acstandard- akcelerometry-ac-z-gornym-wyjsciem/ (dostęp 12.11.2018).
• [29] http://www.ni.com/ (dostęp 10.05.2016).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).